CN108330731A - Uv光油及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯5～10份、聚氨酯丙烯酸酯15～20份、含Si丙烯酸酯单体2～8份、含磷丙烯酸酯单体2～8份、活性稀释剂25～40份、光引发剂2～4份。本发明的UV光油兼具磷、硅系阻燃剂的共同特点，具有显著的协同阻燃和耐热作用。将本发明的UV光油用于纸或纸制品的上光，可使纸或纸制品具备良好的阻燃性能，且其成本低，工艺简单，涂覆该UV光油的纸或纸制品能够满足消防要求，扩大了UV光油的使用范围。本发明还提供了一种上述UV光油的制备方法和应用。

Description

UV光油及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及光油技术领域，尤其涉及一种UV光油及其制备方法和应用。

背景技术

UV光油是一种透明的涂料，也有人称之为UV清漆。其作用是喷涂或滚涂在基材表面之后，经过UV灯的照射，使其由液态转化为固态，进而达到表面硬化，具有耐刮和耐划的作用，且表面看起来光亮，美观、质感圆润。在纸制包装领域中，UV光油作为改善纸张表面光泽度、耐磨性能的重要表面涂层。

然而，随着社会的发展，纸制品应用领域在不断扩大，其应用领域已不在仅限于常规产品的包装，已越来越广泛的应用于纸质家具、生活器具、教学用具、展会展示架、甚至临时救灾建筑等。随着纸制品的应用领域不断扩大，UV光油的缺点也渐渐被放大，比如，纸制品是易燃品，其作为家具、临时建筑使用时，往往存在极大的消防安全隐患，且作为纸制品装潢最外层，UV固化光油所用树脂易燃，进一步加速纸制品的燃烧，因此，对于有消防要求的纸制品，UV固化光油的应用受到了限制。

对此，需要开发一种具有阻燃性能的UV光油来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种UV光油，该UV光油具有良好的阻燃性能，将该UV光油涂覆于纸或纸制品时，可使纸或纸制品具备良好的阻燃功能，扩大了UV光油的使用范围。

本发明的目的之二是提供上述UV光油的制备方法。

本发明的目的之三是提供上述UV光油在纸或纸制品中的应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯5～10份、聚氨酯丙烯酸酯15～20份、含Si丙烯酸酯单体2～8份、含磷丙烯酸酯单体2～8份、活性稀释剂25～40份、光引发剂2～4份。

其中，双酚A环氧丙烯酸酯可以选为5份、6份、7份、8份、9份、10份；聚氨酯丙烯酸酯可以选为15份、16份、17份、18份、19份、20份；含Si丙烯酸酯单体可以选为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；含磷丙烯酸酯单体可以选为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；活性稀释剂可以选为25份、30份、35份、40份；光引发剂可以选为2份、3份、4份。

与现有技术相比，本发明的UV光油中双酚A环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯配合使用具有低粘度、柔韧性好、固化快、耐磨性好的优点，故以其作为UV光油的成膜物质；活性稀释剂可调节黏度、固化速度和固化膜性能；光引发剂可引发双酚A环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、含Si丙烯酸酯单体、含磷丙烯酸酯单体进行UV聚合固化，以此得到UV光油；又由于该UV光油具有含Si丙烯酸酯单体和含磷丙烯酸酯单体，因此可得到含硅-磷丙烯酸酯UV光油，该含硅-磷丙烯酸酯UV光油，兼具磷、硅系阻燃剂的共同特点，且硅和磷可形成协同阻燃体系，故本发明的UV光油具有显著的协同阻燃和耐热作用。

较佳地，本发明的含Si丙烯酸酯单体的制备方法，包括：

1)在N₂保护下，将硅烷偶联剂、丙烯酸-2-羟基乙酯和钛酸丁酯加入到有机溶剂中进行反应得到反应液；

2)将所述反应液进行稀释、洗涤、干燥、减压蒸馏，得到所述含Si丙烯酸酯单体。

其中，上述含Si丙烯酸酯单体的制备方法中，较佳地，所述有机溶剂为二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯的混合溶剂，其中二甲苯与乙二醇乙醚醋酸酯的质量比为3∶1，采用二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯的混合溶剂作为有机溶剂有利于反应的进行的更加充分，获得的反应液纯度高；较佳地，硅烷偶联剂为KH-550；较佳地，稀释剂可采用甲苯；洗涤的工艺可以是依次用酒石酸水溶液、碳酸氢钠水溶液和蒸馏水进行洗涤；较佳地，采用无水硫酸钠进行干燥。

较佳地，本发明的含磷丙烯酸酯单体的制备方法，包括：

1)在反应容器中加入丙烯酸-2-羟基乙酯与2，6-二叔丁基甲苯酚，搅拌均匀并加热到60～65℃；

2)往步骤1)的所述反应容器中加入无机物磷源，并将混合体系升温到80～85℃进行反应，得到含磷丙烯酸酯单体。

优选地，无机物磷源可以为P₂O₅。

较佳地，所述活性稀释剂选自2-苯氧基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇三丙烯酸酯和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

较佳地，所述光引发剂选自2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮和二苯基-(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧磷中的一种或多种。

较佳地，所述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。2-异丙基硫杂蒽酮是一种高效自由基II型光引发剂，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮是一种长波吸收的光引发剂，采用两种引发剂可促进双酚A环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、含Si丙烯酸酯单体、含磷丙烯酸酯单体进行UV聚合固化，提高固化速度；同时还能使含Si丙烯酸酯单体和含磷丙烯酸酯单体与双酚A环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯UV聚合固化更充分，提高其阻燃性能。

较佳地，本发明的UV光油还包括1～3份的流平剂，所述流平剂选自聚甲基苯基硅氧烷甲基苯基硅氧烷和改性聚醚硅氧烷中的一种或两种。流平剂的引入具有快速流平性、滑爽度好、主要起流平和滑爽作用。

较佳地，本发明的UV光油还包括1～2份的消泡剂，消泡剂的引入可使UV光油具备良好的扩散性和渗透性，所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

本发明还提供了一种UV光油的制备方法，包括：

1)按照配比将含Si丙烯酸酯单体、含磷丙烯酸酯单体与活性稀释剂混合均匀，得到混合活性溶液A；

2)将所述混合活性溶液A的一部分加入反应容器中，在N₂保护下，加热至50-70℃；

3)在步骤2)的所述反应容器中加入双酚A环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯进行反应；

4)将光引发剂与剩余的所述混合活性溶液A进行混合，得到混合溶液B，将所述混合溶液B加入到步骤3)的所述反应容器中进行反应，得到UV光油。

较佳地，步骤3)中所述反应的时间为1～2h。

其中，若UV光油包含消泡剂和流平剂时，其步骤4)是将光引发剂与剩余的所述混合活性溶液A进行混合，得到混合溶液B，将所述混合溶液B加入到步骤3)的所述反应容器中进行反应，再将流平剂、消泡剂加入到反应容器中，持续搅拌20-30分钟，至完全均匀后，得到UV光油。

本发明还提供了一种上述UV光油在纸或纸制品中的应用。

将本发明的UV光油用于纸或纸制品的上光，可使纸或纸制品具备良好的阻燃性能，且其成本低，工艺简单，涂覆该UV光油的纸或纸制品能够满足消防要求，扩大了UV光油的使用范围。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

(1)含Si丙烯酸酯单体的制备

反应容器为反应瓶，反应瓶带有搅拌装置、N₂保护装置、回流冷凝器和自动控温装置，以二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯为混合溶剂，在反应瓶中加入二甲苯与乙二醇乙醚醋酸酯的混合溶剂1000ml，其中二甲苯与乙二醇乙醚醋酸酯的质量比3∶1，加热混合溶剂的温度至80℃后，将0.5mol硅烷偶联剂KH-550、3mol丙烯酸-2-羟基乙酯和0.01mol钛酸丁酯滴加入到反应瓶的混合溶剂中，2～3h内滴完，进行反应得到反应液；

搅拌下保温2～4h后，加入800mL甲苯稀释反应液，再依次用5％酒石酸水溶液、5％碳酸氢钠水溶液和蒸馏水进行洗涤，然后对该有机相用无水硫酸钠干燥、减压蒸馏，制得的透明液体，得到含Si丙烯酸酯单体。

(2)含磷丙烯酸酯单体的制备

将4mol的丙烯酸-2-羟基乙酯与10g 2，6-二叔丁基甲苯酚加入烧瓶中，搅拌均匀并加热到60～65℃；

在1h内慢慢地分批加入1mol的P₂O₅，将混合体系升温到80～85℃，继续反应2.5h，得到浅棕色黏稠液体，即为含磷丙烯酸酯单体。

(3)UV光油的制备

该实施例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯6份、聚氨酯丙烯酸酯15份、含Si丙烯酸酯单体2份、含磷丙烯酸酯单体2份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮3份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

具体制备步骤如下：

1)将含Si丙烯酸酯单体2份、含磷丙烯酸酯单体2份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份混合均匀，得到混合活性溶液A；

2)反应容器为反应瓶，反应瓶带有搅拌装置、N₂保护装置、回流冷凝器和自动控温装置，将3/4的混合活性溶液A加入反应瓶中，在N₂保护下，加热至50-70℃；

3)在步骤2)的反应瓶中加入双酚A环氧丙烯酸酯6份和聚氨酯丙烯酸酯15份进行反应，其中反应的时间为1～2h；

4)将2-异丙基硫杂蒽酮3份与1/4的混合活性溶液A进行混合，使2-异丙基硫杂蒽酮溶解，搅拌均匀后，得到混合溶液B，将混合溶液B通过液体漏斗加入到步骤3)的反应瓶中，并在20～30分钟内滴加完毕，持续搅拌40～60分钟，至2-异丙基硫杂蒽酮溶解完毕；再将甲基苯基硅氧烷1份、聚二甲基硅氧烷1份加入到反应容器中，持续搅拌20-30分钟，至完全均匀后，得到UV光油。

实施例2

该实施例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯6份、聚氨酯丙烯酸酯15份、含Si丙烯酸酯单体2份、含磷丙烯酸酯单体2份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮2份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该实施例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

实施例3

该实施例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯5份、聚氨酯丙烯酸酯15份、含Si丙烯酸酯单体2份、含磷丙烯酸酯单体2份、2-苯氧基乙基丙烯酸酯10份、甲基丙烯酸十二烷基酯15份、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮1份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮1份、聚甲基苯基硅氧烷1份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚1份。

其中，该实施例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

实施例4

该实施例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯10份、聚氨酯丙烯酸酯20份、含Si丙烯酸酯单体3份、含磷丙烯酸酯单体4份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10份、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯5份、二缩三丙二醇三丙烯酸酯10份、新戊二醇二丙烯酸酯10份、1-羟基环己基苯基甲酮2份、二苯基-(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧磷1份、聚甲基苯基硅氧烷2份、聚二甲基硅氧烷2份。

其中，该实施例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

实施例5

该实施例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯8份、聚氨酯丙烯酸酯17份、含Si丙烯酸酯单体8份、含磷丙烯酸酯单体8份、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯10份、二乙二醇二甲基丙烯酸酯20份、1，6-己二醇二丙烯酸酯10份、1-羟基环己基苯基甲酮1份、2-异丙基硫杂蒽酮1份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1份、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮1份、甲基苯基硅氧烷2份、改性聚醚硅氧烷1份、聚氧丙烯甘油醚1份、聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该实施例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例1

该对比例的UV光油，按重量份数计，包括聚氨酯丙烯酸酯21份、含Si丙烯酸酯单体2份、含磷丙烯酸酯单体2份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮3份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该对比例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例2

该对比例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯21份、含Si丙烯酸酯单体2份含磷丙烯酸酯单体2份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮3份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该对比例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例3

该对比例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯6份、聚氨酯丙烯酸酯15份含Si丙烯酸酯单体4份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮3份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该对比例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例4

该对比例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯6份、聚氨酯丙烯酸酯15份、含磷丙烯酸酯单体4份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮3份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该对比例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例5

该对比例的UV光油，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯6份、聚氨酯丙烯酸酯15份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、2-异丙基硫杂蒽酮3份、甲基苯基硅氧烷1份和聚二甲基硅氧烷1份。

其中，该对比例UV光油的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做详细说明。

对上述实施例1～5和对比例1～5获得的UV光油涂覆到同一种纸张上，对涂覆UV光油的纸张进行阻燃性测试，测试结果如表1。

其中，测试方法如下：

阻燃性能测试，根据GB/T 14656-2009《阻燃纸和纸板燃烧性能试验方法》的要求进行测试。

表1：阻燃性能测试结果

从表1中可知，实施例1～5中的阻燃性能均远远优于对比例1～5，原因是实施例1～5中双酚A环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯配合使用具有低粘度、柔韧性特别好、固化快、耐磨性较好，以其作为UV光油的成膜物质，有利于阻燃性能的提高；又由于该UV光油具有含Si丙烯酸酯单体和含磷丙烯酸酯单体，因此可得到含硅-磷丙烯酸酯UV光油，该含硅-磷丙烯酸酯UV光油，兼具磷、硅系阻燃剂的共同特点，且硅和磷形成协同阻燃体系，故，其具有显著的协同阻燃和耐热作用。

实施例1与实施例2相比，实施例2中纸张的阻燃性能较优，是由于2-异丙基硫杂蒽酮是一种高效自由基II型光引发剂，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮是一种长波吸收的光引发剂，采用两种引发剂可促进双酚A环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、含Si丙烯酸酯单体、含磷丙烯酸酯单体进行UV聚合固化，提高固化速度；同时还能使含Si丙烯酸酯单体和含磷丙烯酸酯单体与双酚A环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯UV聚合固化更充分，提高其阻燃性能。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细的说明，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种UV光油，其特征在于，按重量份数计，包括双酚A环氧丙烯酸酯5～10份、聚氨酯丙烯酸酯15～20份、含Si丙烯酸酯单体2～8份、含磷丙烯酸酯单体2～8份、活性稀释剂25～40份、光引发剂2～4份。

2.如权利要求1所述的UV光油，其特征在于，所述含Si丙烯酸酯单体的制备方法，包括：

1)在N₂保护下，将硅烷偶联剂、丙烯酸-2-羟基乙酯和钛酸丁酯加入到有机溶剂中进行反应得到反应液；

2)将所述反应液进行稀释、洗涤、干燥、减压蒸馏，得到所述含Si丙烯酸酯单体。

3.如权利要求2所述的UV光油，其特征在于，所述有机溶剂为二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯的混合溶剂，其中所述二甲苯与所述乙二醇乙醚醋酸酯的质量比为3∶1。

4.如权利要求1所述的UV光油，其特征在于，所述含磷丙烯酸酯单体的制备方法，包括：

1)在反应容器中加入丙烯酸-2-羟基乙酯与2，6-二叔丁基甲苯酚，搅拌均匀并加热到60～65℃；

2)往步骤1)的所述反应容器中加入无机物磷源，并将混合体系升温到80～85℃进行反应，得到含磷丙烯酸酯单体。

5.如权利要求1所述的UV光油，其特征在于，所述活性稀释剂选自2-苯氧基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇三丙烯酸酯和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的UV光油，其特征在于，所述光引发剂选自2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮和二苯基-(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧磷中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的UV光油，其特征在于，按重量份数计，所述UV光油还包括1～3份的流平剂，所述流平剂选自聚甲基苯基硅氧烷和改性聚醚硅氧烷中的一种或两种。

8.如权利要求1所述的UV光油，其特征在于，按重量份数计，所述UV光油还包括1～2份的消泡剂，所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

9.如权利要求1～8任意一项所述的UV光油的制备方法，其特征在于，包括：

1)按照配比将含Si丙烯酸酯单体、含磷丙烯酸酯单体与活性稀释剂混合均匀，得到混合活性溶液A；

2)将所述混合活性溶液A的一部分加入反应容器中，在N₂保护下，加热至50-70℃；

3)在步骤2)的所述反应容器中加入双酚A环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯进行反应；

4)将光引发剂与剩余的所述混合活性溶液A进行混合，得到混合溶液B，将所述混合溶液B加入到步骤3)的所述反应容器中进行反应，得到UV光油。

10.一种如权利要求1～8任意一项所述的UV光油在纸或纸制品中的应用。